2023年凯赛生物研究报告 长链二元酸全球龙头，生物基聚酰胺产业化先锋

一、长链二元酸全球龙头，生物基聚酰胺产业化先锋

1.1、敢为人先，布局生物基聚酰胺全产业链

公司掌握合成生物学核心技术，始终走在生物基新材料的产业化前沿。凯赛生物是以合成 生物学等学科为基础、从事生物基新材料的研发、生产及销售的高新技术企业，2020 年 于科创板上市。 凯赛生物掌握了“菌种构建与微生物开发-微生物代谢调控和高效转化技术-分离纯化技术聚合工艺”四大核心技术，覆盖生物基聚酰胺全产业链。2002 年公司在全球首次实现生 物法长链二元酸产业化生产，并以优越性能及低成本逐步成长为全球长链二元酸龙头。 2021 年年中，乌苏基地的 5 万吨戊二胺及 10 万吨聚酰胺项目投产，并实现万吨级销量， 为全球首家完成生物基聚酰胺产业化的公司。

聚酰胺俗称尼龙，性能良好、品类良多，终端产品可广泛应用于纺织、医药、香料、汽车、 电子电器、日用消费品等多个领域。市面上聚酰胺主要由石油产品加工精制而成，而公司 凭借生物法切入聚酰胺市场，生物基聚酰胺兼具性能、成本优势，公司全产业链生产生物 基聚酰胺，不断推动新产品产业化、拓展下游市场。 目前公司产品包括：系列生物法长链二元酸、生物基戊二胺，及系列生物基聚酰胺。其中 长链二元酸为公司目前主营产品，2021 年销收占公司收入的 90.84%。生物基戊二胺主要 用于自用，和各种二元酸聚合以开发公司的生物基聚酰胺系列产品。

截至 2022 年 10 月，公司现有产能：共有长链二元酸产能 11.5 万吨/年（其中 4 万吨癸二 酸于 22 年 9 月底投产试车）、戊二胺产能 5 万吨/年、生物基聚酰胺产能 10.3 万吨/年。在 建产能：公司 2020 年 10 月与山西综改区管委会共同投资打造“山西合成生物产业生态 园区”，包括年产 50 万吨生物基戊二胺和年产 90 万吨生物基聚酰胺项目、240 万吨玉米 深加工及年产 500 万吨生物发酵液项目。

1.2、研发驱动，技术壁垒坚固

公司管理团队经验丰富，多名管理人员具备研发背景。不仅是创始人刘修才具备深厚的研 发背景，如副总裁兼董秘臧慧卿、副总裁侯本良与杨晨也都担任过研发工程师，公司还有 多名核心技术人员，体现出凯赛生物重视研发人员的公司氛围，助力其打造创新型公司。

公司研发团队质量高，研发投入高于可比公司。截至 2022H1，公司有研发人员 389 人， 同比增加 160 人，研发人员占公司总人数的比例达 16.78%。2022H1 公司投入研发费用 8650 万元，同比增长 53.04%，研发费用率为 6.71%，同比提升 1.14pct，研发费用率高 于可比公司。截至 22H1，公司专利累计申请数达 649 个，累计所获总数达 288 个。公司 拟构建研发-中试-工厂相结合的研发平台，高通量研发平台已取得初步成效。

1.3、长链二元酸毛利率超42%，拉动业绩持续增长

公司目前主要产品仍为长链二元酸，2017-2021 年长链二元酸毛利率维持在 42%水平线 以上。2020 年以前，生物法长链二元酸营业收入逐年增长。2020 年下游市场开工率不足， 公司长链二元酸产品的销量受到影响，导致收入有所下降。2021 年公司长链二元酸毛利 率为 42.33%，同比下降 8.29pct，一是油价上涨使得公司主要原材料烷烃价格上涨，二是 运费从销售费用转为产品成本，影响毛利率。目前新产品生物基聚酰胺系列处于推广阶段， 主要提供给下游客户小批量试用，毛利率为 3.42%，预计毛利率将随产能爬坡提升。

公司近五年营收、净利润均呈增长态势。2021 年公司收入 21.97 亿元，同比+46.77%， 2016-2021 年 CAGR 为 18.79%。22Q1-Q3 公司收入 18.38 亿元，同比+4.79%。其中 2022Q3 实现营业收入 5.49 亿元，同比-11.26%，环比-12.55%，收入下降主要因为宏观 环境变化下游需求走弱。公司 2021 年实现归母净利润 6.08 亿元，同比+32.82%。 2016-2021 年公司归母净利润 CAGR 为 33.11%。22Q1-Q3 实现归母净利润 4.86 亿元， 同比+2.15%。其中 2022Q3 实现归母净利润 1.50 亿元，同比-8.47%，环比-7.52%。

公司费用率较为平稳，研发费用率稳步提升。近五年公司研发费用率由 2018 年的 4.92% 提升至 22 Q1-Q3 的 7.33%，研发费用率提升了 2.42pct。22Q1-Q3 公司期间费率合计为 0.37%，同比降低 4.51pcts，其中销售/ 管理/ 研发/ 财务费率分别为 1.81%/ 6.56%/ 7.33%/-15.34%。财务费用中，主要系利息收入增收 1.91 亿元。

公司经营净现金流稳定增长。2019 年前公司经营性净现金流较低，主要系应收账款和应 收票据占比较高、固定资产投资及存货增加等原因。2019 年以后产品产销转化为现金能 力增强，经营性活动现金流与净利润同向波动。2021 年经营净现金流为 5.94 亿元，同比 +15.38%。2022Q1-Q3 公司经营净现金流为 6.49 亿元，同比+49.77%。

公司资产负债率维持在较低区间，偿债压力小。2021 年资产负债率为 9.33%。截至 22Q3， 内地股票生物科技行业资产负债率中位值为 22.81%，公司资产负债率对应为 13.49%，公 司资产负债率低于行业中位值，偿债压力小。

二、长链二元酸：生物合成法是最优解，公司是全球龙头

2.1、低碳趋势下，生物合成VS石化路线

合成生物学在化工领域发展潜力巨大。据 CB Insights 估计，2024 年全球合成生物学市场 规模将达到 189 亿美元，19-24 年 CAGR 为 28.8%。其中工业化学品 2024 年规模可达 37.5 亿美元，19-24 年 CAGR 为 27.5%。

碳中和推动下，生物基化学品替代部分石化产品是大势所趋。化工炼制以不可再生的石油 资源为基础，很多生产过程存在高能耗、高污染的问题。而生物法是可靠的替代方案，基 于合成生物学理论，用基因编辑的方式构建高效细胞工厂，可以利用生物质资源生产各种 化学品，不仅原料可再生，还兼具碳减排功能。根据中科院天津工业生物技术研究所统计， 和石化路线相比，目前生物制造产品平均节能减排 30%-50%，未来减排潜力将达到 50%-70%。

目前合成生物学在化工领域已有多种成品，世界经合组织（OECD）预测，至 2030 年， 生物制造在生物经济中的贡献率将达到 39%，将有超过 25%的有机化学品和 20%的化石 燃料由生物基化产品替代。理论上大多数现有的物质、材料都可以被生物合成，以葡萄糖 为例，除戊二胺外，还包括己内酰胺、己二酸、琥珀酸、戊二酸等物质在理论上可以被生 物合成。

2.2、生物法长链二元酸：低碳、低成本、高性能

长链二元酸通常指的是碳链中含有 10 个及以上碳原子的脂肪族二羧酸，是一类用途极为 广泛的精细化工产品，应用领域主要为生产高性能聚酰胺、高档热熔胶、耐寒性增塑剂、 合成香料、医药及农药等多个领域。 兼具经济与环保优势，用生物合成法规模生产长链二元酸是最优解。自然中并不单独存在 长链二元酸，DCn 的合成方法只有植物油裂解法、化学合成、生物法三种。 1）植物油裂解制取：DC10、DC13、DC15。植物油产量受农田和气候等条件限制，产量 较小，来源不稳定。同时在加工过程中还存在收率与污染问题。以 DC10（癸二酸）为例， 蓖麻油水解裂解制取收率仅为 35.7％～44%，且存在污染问题，由于生产工艺污染环境， 国外的装置基本已经停产，依靠从中国进口满足需求。 2）化学合成法：目前可合成的最长饱和碳链是 DC13，而其中能工业生产的只有 DC12。 但主流的丁二烯路线生产 DC12 的工艺复杂、条件较为苛刻，生产过程污染严重，且产品 收率低、生产成本高。 3）生物法：可氧化 10 个碳到 18 个碳的正构烷烃（石油基/煤基/生物基）转化成相应碳 数的 DCn。它利用微生物特有的氧化能力，可在常温常压下反应，一步直接生成二元酸。 与化学法相比，生产工艺简单、生产条件温和、规模大、收率高、成本低，具有化学合成 方法无可比拟的优越性。

2.3、掌握纯化分离核心技术，公司为长链二元酸全球龙头

合成生物学核心在于“基因层面”的底层设计构造，落脚点在于产品规模化生产。对于行 业中的公司来说技术就是“地基”，一要有能力研发出更新更好的技术，二要建立足够的 知识产权壁垒。

1）公司利用合成生物学手段，开发微生物代谢途径和构建高效工程菌。目前合成生物学 和菌种高通量筛选平台的菌种筛选能力已达数十万株/年量级，筛选效率相较传统方法提升 明显。能够不断地筛选出新菌种，每年都会有若干个新筛选的高效菌株用于生产，部分新 菌种达到行业内开创性水平。

2）生物法长链二元酸产业化受纯化分离环节制约，公司积累了大量相关技术并不断迭代。公 司的长链二元酸分离纯化技术可高效、低成本地将产品中的关键杂质控制在极低水平 （ppm 级），系统地解决了长链二元酸微量杂质去除、设备材质选型等一系列关键技术问 题，使生物法长链二元酸不仅在成本上可以与化学法相同或同类产品相竞争，而且在质量 上可以满足高端聚合物生产的质量要求，且多种提取纯化方法可相互取代或组合使用。

公司为全球长链二元酸龙头。截至 2022H1，公司有长链二元酸产能 7.5 万吨/年，4 万吨/ 年癸二酸产能已于 22 年 9 月底试车投产。据我们不完全统计，目前市场中仅有新日恒力 同样采用生物法规模生产长链二元酸，计划建设 5 万吨/年长链二元酸产能，主要产品为 DC12。

但我们认为，公司在这一精细化工品市场竞争中仍会保有先发优势。除了公司深研技术构 建起的专利护城河，我们更应看到这二十余年间公司与下游市场同步成长，培养出的对客 户需求及产品战略的把握能力。

1）性能优势：公司能够提供多种品类的长链二元酸产品，可生产从 DC10 到 DC18 的长链 二元酸，满足客户的多种需求，且在多个参数及指标上优于市场同类产品。公司的长链二元 酸于 2018 年被工信部评为制造业单项冠军产品。

2）多年培育市场，客户粘性高：在过去的 20 年间，公司对长链二元酸市场从前期的发酵 生产到后边的孵化工艺质量标准及应用进行了全流程的开发，把下游客户培育起来，以生 物法长链二元酸逐步主导市场。除了帮助客户解决在生产中的各项问题外，公司还积极配 合下游客户深度研发产品的潜在应用，针对客户的需求按照专门的质量标准与产品规格去 供应，与杜邦、艾曼斯、赢创、诺和诺德等主要下游客户建立了良好稳定的合作关系。 公司长链二元酸营收稳定增长。2017-2021 年公司长链二元酸销量 CAGR 为 13.08%， 2021 年销售长链二元酸 61,471 吨，同比增长 42.49%，产销率达到 103.40%。2021 年 长链二元酸产品收入 19.96 亿元，同比增长 36.98%，毛利率为 42.33%。

2.4、生物法癸二酸：具备成本核心优势，4万吨/年产能已投放

公司首次实现生物法癸二酸大规模产业化生产，市场需求量大。据公司 2022 年半年报， 癸二酸目前全球约 11 万吨的市场规模，其中中国年消耗约占全球 40%，国际需求量约占 60%。4 万吨/年生物法癸二酸项目已于 9 月底投产试车。据公司 10 月官网消息，公司募 投项目之一凯赛太原 4 万吨/年生物法癸二酸建设项目已于 9 月底完成调试，截至目前生 产线试生产产品已经获得国内聚合应用客户的认可并开始形成销售。

相对蓖麻油裂解法，公司生物法癸二酸具备成本核心优势。由于纯度更高和原材料价格更 低，经我们测算，公司生物法癸二酸原材料成本为 16,005 元/吨，总成本为 21,876 元/吨； 而蓖麻油法癸二酸原材料成本为 32,763 元/吨，高于生物法 16,758 元/吨，蓖麻油法总成 本为 34,554 元/吨，高于生物法 12,678 元/吨，在减去副产品营收后成本为 23,956 元/吨， 高于生物法 2,080 元/吨。

三、从生物基PA56延拓品类，产能扩张强化成长预期

3.1、聚酰胺市场广阔，下游需求释放在即

聚酰胺俗称尼龙，是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，可由二元酸与 二元胺缩聚得到（由含 n 个碳原子的二元酸与含 m 个碳原子的二元胺缩聚得到的聚酰胺 可以表示为 PAnm），也可由内酰胺开环聚合制得。 聚酰胺市场下游主要为纺织、工程塑料两大领域，需求量稳健增长。据凯赛生物 2021 年 年报，现有的聚酰胺市场约有 800 万吨市场规模。

聚酰胺品种繁多，其中以聚酰胺 6 和聚酰胺 66 用量较多。聚酰胺 66 是由己二酸与己二胺 通过缩聚反应形成的一种半透明或不透明的乳白色合成树脂，是最重要的双单体聚酰胺， 机械强度较高，具有耐磨、抗震、耐腐蚀等特性，广泛应用在化纤和工程塑料两大行业， 目前在电子电器与汽车轻量化方面均有所应用。 据华经产业研究院数据，2021 年国内聚酰胺 66 产能为 55.5 万吨/年，此前产能增速较低。 据百川盈孚数据，截至 22 年 10 月，国内聚酰胺 66 产能已经增长至 70 万吨/年。虽然聚 酰胺 66 产能持续扩张中，但目前国内产量仍无法满足需求，我们据百川盈孚数据计算， 截至 22 年 9 月，国内聚酰胺 66 进口依存度为 17.79%。

2022 年以前，PA66 关键原料己二腈限制国内 PA66 生产。目前工业上生产己二腈主要有 三种技术路线：丙烯腈电解法、己二酸氨法、丁二烯氰化法，其中丁二烯直接氰化法工艺 路线段，投资少、原料成本低、污染小、产品收率高、质量好。根据中国化工信息周刊统 计，2021 年全球仅有英威达（Invista）、奥升德（Ascend）、巴斯夫（BASF）、旭化成(Asahi Kasei)等可以规模化生产己二腈，其中只有英威达和巴斯夫具备丁二烯法生产己二腈的能 力，因此我国使用所需己二腈仍然依赖进口，成本较高，制约了我国己二胺及聚酰胺 66 产业的发展。2022 年 8 月，我国己二腈国产首套装置投产，己二腈国产化加速，将为聚 酰胺 66 提供稳定原材料。

PA66 产能提升，下游需求将释放。己二腈与 PA66 的投入产出比接近 1:2，目前隆华、华 鲁恒升、荣盛、福化古雷、中化扬农瑞泰等纷纷入局 PA66，聚酰胺 66 产能大幅提升，已 知在建产能达 477.5 万吨。当 PA66 供应有保障且稳定至合理价格后，PA66 材料本身的 应用价值将更加显现，从而使得 PA66 的应用更为广泛，下游需求将释放，其市场规模有 望增长。

3.2、全球首家量产戊二胺，为生物基聚酰胺产业化打下基础

生物基戊二胺可与二元酸合成系列聚酰胺 5X，是生物基聚酰胺产业化的基础。戊二胺分 子式为 C5H14N2，相较于己二胺化学结构少一个 CH2，是重要的碳五平台化合物，也是聚 酰胺的原料。公司的戊二胺主要用来自用，即与不同碳数的二元酸合成性能各异的聚酰胺。 如与己二酸聚合而成的 PA56，吸湿排汗性优于目前所有的尼龙；而与对苯二甲酸聚合的 PA5T，即是一种耐高温尼龙，具有高耐磨性，强度和熔点大幅度增加。除了可以作为聚 酰胺的原料外，生物基聚酰胺还可以生产异氰酸酯 PDI、环氧固化剂等产品，下游应用市 场广阔。

公司不断迭代戊二胺生产技术，降本增效。公司在戊二胺第一代技术中，以玉米淀粉为原 料，水解发酵得到赖氨酸，再使用酶活性高的菌株对其脱羧，得到戊二胺。第二代技术中， 仍使用玉米淀粉为原料，但开发出了戊二胺高耐受的菌株，跳过赖氨酸生产环节，直接水 解发酵葡萄糖，实现一步法生产戊二胺，提高产量和转化率、降低生产成本。戊二胺第三 代技术，公司在第三代戊二胺发酵工艺的基础上，开发了对应的提取纯化技术。目前第三 代技术处于实验室阶段，产业化后有望大幅降低原料及生产成本。

公司加快推动戊二胺产能提升，为公司聚酰胺生产建立良好基础。公司年产 5 万吨生物基 戊二胺生产线已经于 2021 年中投产，生产的戊二胺目前阶段以内部使用为主，作为公司 生物基聚酰胺生产单体，部分提供给下游客户进行应用开发。目前公司年产 50 万吨生物 基戊二胺项目正在建设中，预计 2023 年投产，计划其中 5 万吨外售，主要用于异氰酸酯 等领域，45 万吨自用生产系列生物基聚酰胺。

3.3、率先以PA56打开纺织领域市场，工程塑料领域潜力巨大

公司生物基 PA5X 性能特异，不仅可以对标 PA6X，并可在以塑代钢等领域有新应用。目 前公司开发了一系列生物基聚酰胺，如聚酰胺盐、PA56、PA510、PA513、共聚聚酰胺等。 基于生物基戊二胺的 PA5X，相比基于己二胺的 6X 系列尼龙，具有成本优势、应用优势 与环保优势，在多个应用领域更具潜力。

3.3.1、PA66国产化后，PA56成本优势仍在

1）PA56 与 PA66 在原材料成本上可竞争，且相对 PA66 使用成本优势。原材料方面，我 们按照 2022 年 1 至 9 月的原材料价格进行计算，公司 PA56 与丁二烯法 PA66 在原材料 成本上可竞争。经测算，公司 PA56 原材料成本为 18,212 元/吨，高于化学法 148 元，减 去副产品营收后为 15,917 元/吨；高于化学法 1,104 元/吨，总体来看生物法原材料成本具 备竞争性。且凯赛目前正在研发利用国际低成本的农作物作为工业原料，届时原材料成本 将显著下降，形成优势。 PA56 相对 PA66 还具有使用成本优势。一是尼龙 56 有望实现熔体直纺，相比尼龙 6 与 尼龙 66 的切片纺的成本会有很大节约，公司通过熔体直纺可显著降低成本，提高毛利； 二是尼龙 56 在染色性方面性能突出，染料上色率高，残留量低，这将降低污水处理成本。

2）PA56 在纺织领域有显著的应用优势。PA56 具备聚酰胺基本的强度高、耐磨性好等特 点。与 PA66 相比，PA56 具有吸湿性好、氧指数高、低温染色性等特点，尼龙 56 饱和吸 水率达 14%，尼龙 66 和尼龙 6 的饱和吸水率分别是 8%及 10%，高吸湿性提高了吸湿排 汗性能和舒适度，减少了静电，扩展了功能性。 凯赛面向纺织领域推出了自有纺织材料“泰纶®”，可广泛应用于服装、箱包、地毯、工装、 帐篷等诸多纺织类下游产业。“泰纶®”亦被评选为 2017 年中国国际纺织纱线(春夏)展览 会“最受关注纤维产品”，并连续两年入选“中国纤维流行趋势”。

3.3.2、工程塑料领域：生物基聚酰胺性能独特，市场潜力巨大

PA66 国内产能提升后，原本被价格压制的下游需求释放，高性能聚酰胺下游应用市场有 望扩大。而公司的 PA5X 系列，原材料为奇数碳戊二胺，具有良好的流动性，可以实现一 步法生产，相对于传统己二胺系列尼龙具有低成本、高竞争力的明显优势，借 PA66 国产 化东风更容易被市场所认知。 工程材料领域，ECOPENT®（包括 E-2260、E-1273、E-3300、E-6300 等）是凯赛推出 的子品牌，提供针对工程塑料改性所需的、不同性能指标的半生物基或全生物基聚酰胺原 材料，ECOPENT®系列产品包括通用型聚酰胺、高温聚酰胺、长链聚酰胺、透明聚酰胺 等，其阻燃、抗冲击、热老化、耐磨、低翘曲、高流动等性能均表现卓越。 以耐高温聚酰胺为例：耐高温聚酰胺（尼龙）是一种具有各种优越性能的热塑型工程材料， 可以完全回收，能够在汽车发动机以及电子电器作为耐热塑料应用。根据新思界产业研究 中心数据，得益于下游需求不断释放，耐高温尼龙市场规模逐渐扩大，2021 年，全球耐 高温尼龙市场规模达到 15.4 亿美元，预计 2027 年将增长至 20.0 亿美元以上。中国是全 球最大的耐高温尼龙市场，占比约 30%。

生物基耐高温聚酰胺潜在增量市场巨大。公司开发的耐高温聚酰胺，熔点可在 290~310℃ 范围调节控制，在熔点提高了以后，最大的优势是力学性能、机械性能大幅度提升。以风电叶片领域为例，公司生物基耐高温聚酰胺可以与玻纤和碳纤制造增强复合材料，代替热 固型材料环氧树脂。

伴随市场对公司产品的了解程度加深，以及公司新应用的认证落地，公司生物基聚酰胺在 各个领域市场需求空间广阔，目前正在推动各项应用标准的认证。

3.4、远期：生物基聚酰胺年总产能达百万吨，转向更低成本原料

10 万吨/年乌苏聚酰胺产能爬坡中。凯赛金乡 3000 吨级生产线已向客户提供产品，凯赛 乌苏年产 10 万吨/年生产线已于 2021 年中期投产。同时，公司在市场开发方面也颇具成 效，据公司 2021 年年报，截至 2021 年底，生物基聚酰胺产品开发了 300 多家客户并开 始形成销售。 90 万吨/年山西生物基聚酰胺项目在建，预计 2023 年部分产能可投产试车。2021 年 10 月 10 日，公司公告投资 40.1 亿元与山西转型综合改革示范区管委会共建项目公司，主体 为 90 万吨/年生物基聚酰胺、50 万吨/年生物基戊二胺、240 万吨/年玉米深加工项目。目 前 90 万吨生物基聚酰胺项目在建，预计 2023 年部分投产试车。

依托雄厚的研发实力，公司积极优化生物制造的原料供应。公司生产戊二胺的原料玉米主 要由公司在新疆向以当地农户为主的供应商按市场价采购而来。由于玉米价格较高，且波 动幅度大，为了降低原材料成本，同时增强环保效益，凯赛正加大研发力度逐步将公司生 物制造原料从玉米等粮食作物拓展到秸秆等农业废弃物，并达到或超过使用玉米等粮食原 料的经济效率。

秸秆制乳酸已进入中试。公司将首先选择乳酸/聚乳酸等生物可降解材料作为秸秆原料的 产业化示范项目，目的不仅仅是为了生产乳酸，更是为了打通以秸秆为原料的生物制造路线并推广到更多产品，实现对生物制造原料的替代，减少对玉米等原料的依赖。公司依靠 在合成生物学的多年积累，目前研发项目已有成效，正在开展秸秆制乳酸的中试实验，公 司将根据中试进度、项目运行和下游市场情况决定下一步产业化的方向及规模。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）